Vergelyking van SF6 Gasgeïsoleerde Ringhoofdeenheite en Vaste-Geïsoleerde Ringhoofdeenheite

Inleiding​
Tans is SF6-gasgeïsoleerde ringhoofopeenhede (vervolgens "SF6 RMUs" genoem) die dominante produkte op die mark. SF6-gas word egter wêreldwyd erken as een van die primêre broeikasgasse. Om omgewingsbeskerming en -emissievermindering te bereik, moet sy gebruik verminder en beperk word. Die verskyning van soliede-geïsoleerde ringhoofopeenhede (RMUs) het die probleme geassosieer met SF6 RMUs aangespreek, terwyl dit baie nuwe kenmerke insluit.

​1 Ringmainsvoorsiening en Ringhoofopeenhede (RMUs)​​
Die "stadsverandering" proses plaas steeds groter eise op kragverspreidingsbetroubaarheid. Meer gebruikers vereis dubbele (of meer) kragbronvoorsiening. 'n "Radiale kragvoorsiening" stelsel kan lei tot moeilikhede in kabelinstallasie, probleemoplossingsuitdagings, en ongemak tydens netwerk-opgradering en -uitbreiding. Integendeel, 'n "ringmainsvoorsiening" kan gemaklik dubbele (of meer) kragbronne vir kritiese belastings voorsien, vereenvoudig die verspreidingslyne, maak kabelrouting makliker, verminder skakelapparaatvereistes, verlaag foutkoers, en maak foutpuntidentifikasie makliker.

​1.1 Ringmainsvoorsiening​
Ringmainsvoorsiening verwys na 'n stelsel waar twee (of meer) uitgaande lyne van verskillende transformatories of verskillende busbars binne dieselfde transformator aan mekaar verbind word om 'n ring te vorm vir kragvoorsiening. Sy voordele sluit in: elke verspreidingstak kan krag vanaf die hoofvoeder aan sy linkerkant of die hoofvoeder aan sy regterkant trek. Dit beteken dat as 'n fout op enige hoofvoeder voorkom, krag kan voortgesit word vanaf die ander kant. Alhoewel dit in essensie 'n enkelkabellinievoorsiening is, verkry elke verspreidingstak die voordele soos 'n dubbelkabellinievoorsiening, wat die betroubaarheid beduidend verbeter. Verordeninge in China stel dat die hoof ringmainsverbinding in stede die "N-1 Veiligheidskriterium" volg. Dit beteken dat as daar N-belastings op die lyn is, wanneer enige een belasting 'n fout ervaar, kan die stelsel die oorgedraaide belasting aanvaar, om die oorblywende "N-1" belastings veilige kragvoorsiening sonder afbreek of belastingvermindering te verseker.

​1.2 Ringmainsverbindingmetodes​

• ​Standaard ringverbinding:​​ Gevoorsien deur 'n enkele bron, wat 'n ring deur die kable self vorm, wat betroubare kragvoorsiening aan alle ander belastings verseker wanneer 'n gedeelte van die kabel foute vertoon.
• ​Ringverbinding van verskillende busbars:​​ Hierdie verbinding het twee kragbronne, tipies in 'n oop lus bedryf, wat hoër voorsieningsbetroubaarheid en groter operasionele buigbaarheid bied.
• ​Enkele ringverbinding:​​ Kragbronne word geneem van verskillende transformatories of twee busbargedeeltes. Wanneer enige kabelgedeelte in die netwerk onder instandhouding is, veroorsaak dit nie enige belastingafbreek nie.
• ​Dubbele ringverbinding:​​ Elke belasting kan krag ontvang vanaf 'n onafhanklike ringnetwerk, wat baie hoë betroubaarheid bied.
• ​Dubbele bronne dubbele "T"-verbinding:​​ Twee kabelsirkels word van verskillende busbargedeeltes verbonden. Elke belasting kan krag van beide kabels trek. Hierdie metode bereik effektief geen afbreek vir dubbele-bron-gebruikers en is veral geskik vir sekere kritiese gebruikers.

​1.3 Ringhoofopeenhede (RMUs) en hul kenmerke​
RMUs verwys na skakelaarkastings wat gebruik word vir ringmainsvoorsiening. Kastintipes sluit belastingskakelaars, sirkuitskringbreekers, belastingskakelaar + veerverbindings, kombinasie-apparatuur, buskoppleiers, meeteenhede, spanningsoversetters (VTs), ens., of enige kombinasie of uitbreiding daarvan in.

RMUs het 'n kompak struktuur, klein voetspoor, lae koste, maklike installasie, en kort kommissieeringstye, wat die vereiste vir "toerusting-verkleining" bevredig. Hulle word wyd gebruik in woonkomplekse, openbare geboue, klein & medium onderneming-transformatories, sekondêre skakelstasies, kompak transformatories, en kabel-kruisingdoosies.

​1.4 RMU-tipes​

• ​Lug-geïsoleerde RMUs:​​ Maak gebruik van lug as die isolasie-medium. Hulle het 'n groot voetspoor en volume, en is vatbaar vir omgewingsinvloede.
• ​SF6 RMUs:​​ Maak gebruik van SF6-gas as die isolasie-medium. Die hoofskakelaar is ingesluit binne 'n versigelde metalen omhulsel gevul met SF6-gas, met die bedieningsmekanisme buite die omhulsel. As gevolg van die versiegelde omhulsel, word hulle nie deur die eksterne omgewing beïnvloed nie. Hul volume is beduidend kleiner as standaard lug-geïsoleerde RMUs, wat hulle die mees algemeen gebruikte tipe maak tans.
• ​Soliede-geïsoleerde RMUs:​​ Maak gebruik van soliede isolasie-materiaal as die hoof isolasie-medium. Die skakelaar en al die lewende dele word ingesluit of gegiet met isolasie-materiaal soos epoxy-resin. Omdat die veilige fase-na-fase en fase-na-aarde isolasie-afstande binne die skakelaar verlaag is, is hul grootte en volume soortgelyk aan SF6 RMUs. Hulle produseer geen SF6-emissies nie en bereik werklike onderhoudsvrye bedryf.

​2 Gebruiksbeperkinge van SF6 RMUs​
SF6 is 'n groot bydraer tot atmosferiese broeikaseffekte. SF6 het egter ideaal elektriese eienskappe (uitstekende isolasie, boogblussing, en koelingseffektiwiteit), sterk elektro-negativiteit, goeie termiese geleidbaarheid en stabiliteit, is herbruikbaar, ongevoelig vir omgewingsomstandighede (vochtigheid, besoiling, hoë hoogte), en maak kompak kastontwerpe moontlik. Daarom word dit wyd gebruik as 'n isolasie- en boogblussingmedium in elektriese toerusting. SF6-verbruik is die hoogste in die kragbedryf; statistiek dui daarop dat 80% van die SF6-gas wat jaarliks geproduseer word, in elektriese toerusting gebruik word.

Die Verenigde Nasies se Intergouvernementele Paneel oor Klimaatsverandering (IPCC) en die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap (EPA) klassifiseer albei SF6 as 'n uitermate skadelike en impaktvolle broeikasgas. Die EU F-Gasverordening (2006) stel: behalwe vir krag-skakelkastings waar geen haalbare alternatiewe bestaan, is die gebruik van SF6 in die meeste velde verbied.

Verder is SF6 RMUs kompleks om te gebruik en vereis groot kapitaalinslag, wat baie bybehorende toestelle noodsaak:

• ​Koop SF6-lekkage-moniteringstoerusting:​​ Gebruik vir SF6-gas-lekkagedeteksie, monitering van SF6-konsentrasie en suurstofinhoud, deteksie van spoorvochtheid, ens.
• ​Rus SF6-herwinningseenhede:​​ Byprodukte soos SF4 word binne die gas-kompartement gedurende die SF6-boogblussingsproses gegenereer. Daarom, by die einde van die leeftyd, moet nie net die oorblywende SF6-gas herwin word nie, maar die residuele giftige byprodukte vereis spesiale behandeling.
• ​Konfigureer SF6-gas-purifikasietoerusting:​​ Om die SF6-gas te reinig en te herwin.
• ​Installeer ventilasietoerusting in transformatories.​​

Wanneer SF6 RMUs gebruik word, is dit dringend nodig om:

• ​Minimeer SF6-lekkage:​​ SF6 RMUs gebruik onderdruk versiegelde kompartemente, maar gaslekkage is onvermydelik. Skakeloperasies uitvoer wanneer die SF6-druk laag is, lei tot lae betroubaarheid, wat direk die veiligheid van die operator bedreig en die leeftyd van die toerusting verlaag.
• ​Vóór werkers die transformator binnekom, moet eerstens gedwonge ventilasie uitgevoer word, en hulle moet spesiale beskermende toerusting dra.​​
• ​Operasies en prosedures is kompleks, wat herhaalde opleiding vir relevante personeel vereis.​​

​3 Kenmerke en toepassings van soliede-geïsoleerde RMUs​
Die potensiële omgewingsbedreiging van SF6 RMUs beperk hul verdere ontwikkeling. Die vind van alternatiewe vir SF6 was 'n onderwerp van navorsing wêreldwyd. Soliede-geïsoleerde RMUs is eers ontwikkel en bekendgestel deur Eaton Corporation (VSA) in die laat 1990's. Tydens operasie produseer hulle geen giftige of skadelike gase nie, het geen omgewingsimpak nie, bied hoër betroubaarheid, en bereik werklike onderhoudsvrye bedryf.

Soliede-geïsoleerde RMUs verwys na stelsels waar primêre geleidende sirkels, soos die vakuumonderbreekers, ontkoppelaars, aardingsskakelaars, hoofbusbalke, takbusbalke, individueel of in kombinasie ingesluit word met soliede isolasie-materiaal soos epoxy-resin. Hulle word ingesluit binne volledig geïsoleerde, versiegelde funksionele module wat verder gekombineer of uitgebrei kan word. Buitevlakke van die module wat toeganklik is vir personeel, word bedek met 'n geleidende of semi-geleidende afskermingslaag en kan direk en betroubaar aangedaar word.

​3.1 Kenmerke van soliede-geïsoleerde RMUs​

• ​Eko-ontwerp:​​ Maak nie gebruik van SF6 as isolasie- of skakelmedium nie. In plaas daarvan word 'n vakuum gebruik as die boogblussingmedium vir skakelaars, en omgewingsvriendelike materiaal met geen omgewingsimpak (en wat herbruikbaar is) word as die hoof isolasie-medium gebruik. Verder word die aantal komponente geminimeer om lae energieverbruik tydens operasie en minder potensiële foutpunte te verseker.
• ​Eksamyn onderhoudsvry:​​ Soliede-geïsoleerde RMUs elimineer die SF6-drukvesel. Die interne isolasie en boogblussing van die skakelaarlichaam maak gebruik van 'n vakuummedium; externe isolasie maak gebruik van soliede dielektriese materiaal soos isolerende silinders. Die isolerende silinder maak gebruik van soliede-giettegnologie, wat die vakuumonderbreekers, hoof geleidende sirkels, en isolerende ondersteunings in 'n enkele eenheid integreer, versiegel binne 'n metalen omhulsel, ongevoelig vir die eksterne omgewing. As gevolg van die volledig geïsoleerde en versiegelde algehele struktuur, en die absensie van kwessies soos SF6-lekkagedeteksie, gas-herwinning, en afvalverwerking, word werklike onderhoudsvrye bedryf bereik.
• ​Hoë koste-effektiwiteit:​​ Alhoewel die aanvanklike investering vir soliede-geïsoleerde RMUs ligte hoër is as vir SF6 RMUs, is die totale leeftydkoste beduidend laer, soos in Tabel 1 aangedui. Gebruikersoorskyninge is steeds omvattender, wat nie net die aanvanklike aankoopsprys insluit nie, maar ook algehele leeftydkoste, insluitend veiligheidsrisiko's, netwerk-kwaliteit, kostebeheer, en volhoubareheid. Die koste wat benodig word vir die onderhoud, gas-herwinning, lekkagehandhaving, en finale herwinning van SF6 RMUs tydens hul leeftyd, is byna gelyk aan die aankoopsprys. Integendeel, soliede-geïsoleerde RMUs behels 'n enkele aanvanklike investering met byna geen volgende koste nie. Dus, van 'n langtermynperspektief, is die ekonomiese effektiwiteit van soliede-geïsoleerde RMUs verreweg beter as dié van SF6 RMUs.

​Tabel 1: Leeftydkoste-vergelyking tussen SF6 RMUs en soliede-geïsoleerde RMUs​

• ​Kompakte struktuur:​​ Ontwerp om so kompak as moontlik te wees terwyl dit kastveiligheid en maklike bedryf verseker. Hul voetspoor en volume is selfs kleiner as SF6 RMUs, wat gebruikers help om ruimte te spaar en direkte ekonomiese voordele bied.
• ​Interne boogbestendige ontwerp, veiliger en betroubaarder:​​ Vir primêre en sekondêre skakelkastings, kom beskadiging as gevolg van interne bogen ten minste een keer per jaar voor. Die meeste soliede-geïsoleerde RMUs sluit interne boogbestendige ontwerp in. Wanneer 'n interne boog voorkom, word die impak op die RMU so min as moontlik geminimeer, wat veiliger en betroubaarder toerustingbedryf verseker.
• ​Gesien-isolasiegap:​​ Het 'n visuele inspeksiewenkier om die kontakstatus van die interne drieposisie-ontkoppelaar maklik te kontroleer, wat gesien-isolasie op die plek bied en die veiligheid van die operator verhoog.
• ​Intelligente vermoëns:​​ Makliker om verspreidingsautomatisering te implementeer as vergelyk met SF6 RMUs. Na die installasie van 'n Verspreidings-eindpunt Eenheid (DTU) en kommunikasietoerusting, kan funksies soos statusdata-opsameling en -monitoring, "Vier-verre" funksies (verre-signalering, verre-meet, verre-beheer, verre-regulering), kommunikasie, selfdiagnose, en logboek/verslaglegging maklik bereik word.

​3.2 Toepassingsstatus​
Tans word die wye aanvaarding van soliede-geïsoleerde RMUs beperk deur hul relatief hoër prys en komplekse vervaardigingsprosesse. Hul prosesvereistes oorskry die van SF6-gasgeïsoleerde RMUs. Indien die proses-tegnieke onvoldoende is, kan isolasierisiko's, foutwaarskynlikhede, en gevaar hoër wees as SF6 RMUs, wat streng kwaliteitsbeheer van grondstowwe en vaardigheid vereis. Verder kan die kabelrigbuigbaarheid van soliede-geïsoleerde RMUs beperk wees, veral vir funksionele eenhede soos PT (VT) kastings en meetkastings, wat minder verbindingsopsies bied en die keuse van die gebruiker beperk, wat ook die toepassing en ontwikkeling van soliede-geïsoleerde RMUs beperk.

Met die voortdurende optimalisering van vervaardigingsstrukture en toenemende standaardisering in produkvervaardiging, word die produkgehalte van soliede-geïsoleerde RMUs meer stabiel, en pryse daal geleidelik. Sommige lande bied insentiewe van 5%~10% vir produkte wat nie SF6 gebruik nie, om sy gebruik en emissies te verminder. Dit beteken dat gebruikers nie slegs die aankoopsprys in besluitneming oorweeg nie. Ons kan ook van internasionale praktyke leer: gee voorrang aan die gebruik van soliede-geïsoleerde RMUs in omgewingsgevoelige projekte en nuwe projekte (bv. woonkomplekse, openbare geboue, munisipale konstruksie), terwyl SF6 RMUs geleidelik afgefaseer word. Afgefaseer en vervang ouer of operasionele SF6 RMUs volgens hul vervaardigerbeloofde leeftyd en bied subside aan gebruikers wat omgewingsvriendelike soliede-geïsoleerde RMUs aanneem om sulke produkte te ondersteun. Soos gebruikers se omgewingsbewustheid groei en leeftydkoste-oorwegings toenem, is die vooruitsigte vir soliede-geïsoleerde RMUs breed.

​4 Gevolgtrekking​
Soliede-geïsoleerde RMUs is tegnies gelykstaande aan SF6 RMUs en het sommige kenmerke wat SF6 RMUs ontbeer, soos geen skadelike gasemissies, werklike onderhoudsvrye bedryf, en laer totale leeftydkoste. Hulle lok steeds meer gebruiker-aandag en -voorkeur.